CN103975093A - 催化剂cvd法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种催化剂CVD法及其装置，所述催化剂CVD法在反应室内并列地配置通过通电被加热到1500℃至1800℃那样的极高的温度的钨的线状催化剂体和被加热到250℃至260℃的铝制的圆筒状基体，向通过真空泵而成为真空状态的反应室内依次导入SiH4和B2H6的混合气体、SiH4和H2的混合气体以及SiH4和NH3的混合气体，使之与被加热的催化剂体引起催化剂反应，使因该反应而分解生成的反应生成物到达基体，将非晶硅类膜作为电荷注入阻止层、光导电层以及表面保护层来依次堆积，其特征在于，在形成表面保护层前，为了减少来自线状催化剂体的辐射热的影响，使基体的温度充分低下，而使线状催化剂体远离基体的表面。
Description
技术领域
本发明涉及用于在铝制的圆筒状基体上形成非晶硅类膜的催化剂CVD法及其装置。
背景技术
基于催化剂CVD装置的非晶硅类膜的成膜技术作为与等离子CVD法匹敌的技术或者由于能够得到的更硬质的膜，而作为超过它的技术被积极地研究。其代表性的催化剂CVD装置被专利文献1公开。相关的CVD装置在反应室内并列地配置通过通电被加热到1500℃至1800℃那样的极高的温度的钨的催化剂体和被加热到250℃至260℃的圆筒状基体，向因真空泵而成为真空状态的反应室内导入SiH4和H2的混合气体等原料气体，使相关的气体在被加热了的催化剂体通过，引起催化剂反应，使因该反应而分解生成的反应生成物到达基体，使非晶硅类膜堆积。更严谨地说，以SiH4和B2H6的混合气体开始，切换为SiH4和H2的混合气体，最后，导入SiH4和NH3的混合气体，在基体上依次堆积形成电荷注入阻止层、光导电层、表面保护层。
专利文献1记载的催化剂体虽然是气体透过的构造的催化剂体，但是，作为催化剂体利用钨线的发明也通过专利文献2以及3被公知。在哪种情况下，都是一面由插入到基体内的电加热构件将基体加热到250℃至260℃，一面进行电荷注入阻止层以及光导电层的形成，但是，希望表面保护层的形成在基体的温度比它低的情况下进行，为此，将电加热构件切断，使插入到基体内的冷却装置运转。但是，由于将被加热到高温的催化剂体配置在基体的附近，所以，基体受到来自催化剂体的辐射热的影响，不能控制在所希望的温度。尽管如此，在非晶硅类膜的厚度为20μ左右的情况下，虽然由于难以受到热应力的影响，所以，不会在表面保护层产生龟裂，但是，清楚了若在欲形成商业性的电子照片感光鼓所要求的厚度为30μ的膜，则因热应力的影响在表面保护层引起龟裂这样的研究结果。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：专利第3145536号说明书
专利文献2：日本特开2009－215618号公报
专利文献3：日本特开2009－287065号公报
本发明者经过反复进行进一步的研究，结果发现，即使在非晶硅类膜的厚度为30μ的情况下，使基体的温度足够低，一面保持该温度，一面形成表面保护层，据此，不会在表面保护层引起龟裂。但是，还清楚了由于即使使基体内的冷却装置运转，也因来自被加热到高温的催化剂体的辐射热而不能维持基体的这样的温度。
本发明的目的是提供一种在形成表面保护层的过程中，使圆筒状基体的温度比形成电荷注入阻止层以及光导电层时的温度足够低，不会在表面保护层产生龟裂的催化剂CVD方法以及装置。
发明内容
根据本发明，上述的目的是通过提供一种催化剂CVD法来实现的，所述催化剂CVD法在反应室内并列地配置通过通电被加热到1500℃至1800℃那样的极高的温度的钨的线状催化剂体和被加热到250℃至260℃的铝制的圆筒状基体，向通过真空泵而成为真空状态的反应室内依次导入SiH4和B2H6的混合气体、SiH4和H2的混合气体以及SiH4和NH3的混合气体，使之与被加热的催化剂体引起催化剂反应，使因该反应而分解生成的反应生成物到达基体，将非晶硅类膜作为电荷注入阻止层、光导电层以及表面保护层来依次堆积，其特征在于，在形成表面保护层前，为了减少来自线状催化剂体的辐射热的影响，使基体的温度充分低下，而使线状催化剂体远离基体的表面。
本发明还提供一种催化剂CVD装置，所述催化剂CVD装置包括反应室、用于使反应室成为真空的真空泵、被放置在多个支撑体的每一个，并被加热到250℃至260℃的铝制的圆筒状基体、用于使由圆筒状保持器保持的圆筒状基体旋转的装置、被插入圆筒状基体内，并用于对基体进行加热控制的加热·冷却装置、与圆筒状基体并排地被配置，通过通电被加热到1500℃至1800℃那样的极高的温度的钨的线状催化剂体、用于依次向前述反应室导入SiH4和B2H6、H2以及NH3的混合气体的装置、用于从反应室将废气排气的装置，其中，包括电极支撑框、被放置在该上下的电极上的多根钨的线状催化剂体、使电极支撑框可在与圆筒状基体的长边方向轴线垂直的方向移动，且从壳体的顶板悬垂支撑的装置、用于为使线状催化剂体挨近或远离圆筒状基体，而使电极支撑框相对于圆筒状基体移动的装置。
根据本发明，圆筒状基体经不锈钢制的垫片各重叠地配置2根，被重叠的圆筒状基体由不锈钢制的按压筒从上下保持，被放置在支撑体的每一个。反应室由前面具有开口的壳体和关闭该开口的门构成，门具备在其下方位置和上方位置从门的内面向反应室内延伸的用于前述支撑体的支撑托架和具有用于接收由圆筒状基体以及圆筒状保持器构成的筒集合体的孔的保持板，伴随着门的打开，经圆筒状保持器被放置在支撑托架支撑体上的圆筒状基体被拉出，或者在反应室外，经圆筒状保持器将圆筒状基体放置在支撑体，此后，伴随着门的关闭，圆筒状基体被收纳在反应室内。
在本发明的优选的实施方式中，用于使圆筒状基体旋转的装置包括由托架旋转自由地支撑，并与支撑体连结的齿轮列和具有因门的闭锁而与齿轮列的1个啮合，并因门的开放而脱开的小齿轮，且外装于壳体的底壁的马达。
再有，根据本发明，使电极支撑框可在与圆筒状基体的长边方向轴线垂直的方向移动，且从壳体的顶板进行悬垂支撑的装置包括被固定在电极支撑框上的移动框、被固定在顶板上的一对安装部件和用于经滑动轴承将移动框装配在安装部件上的的构件。用于使电极支撑框相对于圆筒状基体移动的装置包括被固定在移动框上的齿条和具有与该齿条啮合的小齿轮，并且被外装在壳体的顶板壁上的马达，所述移动框被固定在电极支撑框上。
发明效果
根据本发明，使马达工作，由小齿轮·齿条使移动框还有电极支撑框前进，使线状催化剂体挨近圆筒状基体，通过通电来加热线状催化剂体，向成为了真空的反应室导入SiH4和B2H6以及H2的混合气体，通过与被加热了的线状催化剂体的催化剂反应而使气体热分解，在被加热了的圆筒状基体形成电荷注入阻止层以及光导电层，接着，使马达工作，由小齿轮、齿条使移动框·电极支撑框后退，使线状催化剂体远离圆筒状基体，减少圆筒状基体受到的来自线状催化剂体的辐射热的影响，使基体的温度充分降低。好的是该温度为180°至150°。接着，将SiH4和NH3的混合气体导入反应室，通过与线状催化剂体的催化剂反应而使气体热分解，据此，不会引起龟裂地在圆筒状基体的层上形成硬的表面保护层。
附图说明
图1是用于实施基于本发明的催化剂CVD法的装置的剖视侧视图。
图2是图1所示的催化剂CVD装置的剖视俯视图。
图3是表示由不锈钢制按压筒从上下保持的圆筒状基体和钨的线状催化剂体的位置关系的示意剖视图。
图4是被装配在电极支撑框上的移动框的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图，说明用于实施基于本发明的催化剂CVD法的装置。从图1以及2可知，反应室1由在前面具有开口2的壳体3和将该开口2关闭的门4构成。壳体3具有一对侧壁5、后壁6、顶板壁7以及底壁8，门4通过使从门4延伸的滑动杆11穿过被设置在壳体3的侧壁5的外面的引导块9的孔10而能够相对于壳体3向前后移动，将开口2开闭。门4在其下方位置具有从门的内面向反应室1内延伸的支撑托架12。支撑托架12具备多个(本例中为3个)支撑体13和经圆筒状保持器14被放置在该支撑体上的用于使圆筒状基体15旋转的装置16，该装置16包括由支撑托架12旋转自由地支撑，且与支撑体13连结的齿轮列17和具有因门4的闭锁而与齿轮列17的1个啮合，并因门4的开放而脱开的小齿轮18，且外装于壳体的底壁8的马达19。门4还在其上方位置具备保持板22，所述保持板22从门4的内面与支撑托架12平行地向反应室内延伸，具有用于使由圆筒状基体15以及圆筒状保持器14构成的筒集合体20穿过的孔21。
圆筒状基体15是铝制的部件，圆筒状保持器14如图3所示，包括经不锈钢制的垫片23各重叠地配置2根，从上下保持被重叠的圆筒状基体15的不锈钢制的按压筒24、24。严格地说，圆筒状基体15如本业界公知的那样，在其空心部25的两端具有锪孔26，垫片23以及按压筒24具有嵌入圆筒状基体14的锪孔26的环状突出部27。根据该结构，包括圆筒状基体15以及圆筒状保持器14的筒集合体20匹配并被保持为垂直状态。在门4被开放，支撑托架12以及保持板22被拉出到外的状态下，筒集合体20被放置在支撑托架12的支撑体13，被接收到保持板22的孔21，其垂直状态得以维持。这样一来，伴随着将门关闭，包括圆筒状基体15的筒集合体20被收纳在反应室1内，伴随着将门打开，被放置在支撑体上的筒集合体20被拉出。
多根(本例中为4根)钨的线状催化剂体27与圆筒状基体15并排，被垂直地放置在电极支撑框28的上下的电极29。根据本发明，设置使电极支撑框28可在与圆筒状基体15的长边方向轴线垂直的方向移动且从壳体3的顶板壁7悬垂支撑的装置30，该装置30包括被固定在电极支撑框28上的移动框31、被固定在顶板壁7上的一对安装部件32和用于经滑动轴承33将移动框31可移动地装配在安装部件32上的构件。根据本发明，还设置用于使电极支撑框28相对于圆筒状基体15移动的装置34，该装置34包括被固定在移动框31上的齿条35和具有与该齿条35啮合的小齿轮36，且被外装在壳体3的顶板壁7上的马达37，所述移动框31被固定在电极支撑框28上。
反应室1具备与其侧壁5的每一个邻接并构成气体供给室39和与之面对面的气体排气室40的分隔壁41、42，在气体供给室39连接气体导入管43，另外，在气体排气室40连接排气管44。在气体室39的分隔壁41设置用于将气体向反应室供给的多个孔45，另外，在气体排气室40的分隔壁42设置将废气从反应室导向气体排气室40的多个孔46。
根据本发明，在操作催化剂CVD法以及装置时，首先，使马达37工作，由小齿轮·齿条(36·35)使移动框30还有电极支撑框28前进，使被放置在电极支撑框28的电极29上的钨的线状催化剂体27挨近圆筒状基体15。圆筒状基体15由在壳体的顶板壁的孔(未图示出)穿过并被插入到圆筒状集合体20内的加热·冷却装置38的电加热器(未图示出)加热到250至260℃。由真空泵使反应室1成为真空，使马达19同样地工作，由与其小齿轮18啮合的齿轮列17使圆筒状基体15旋转。通过通电，将线状催化剂体27加热到1600℃至1800℃，优选加热到1750℃，从气体导入管43、气体供给室39穿过孔45向成为真空的反应室依次导入SiH4和B2H6以及H2的混合气体，通过与被加热了的线状催化剂体27的催化剂反应，使气体热分解，在被加热了的圆筒状基体15上依次形成电荷注入阻止层以及光导电层。废气从孔56经气体排气室40、排气管44被导向除害装置(未图示出)。接着，使马达37工作，由小齿轮、齿条(36·35)使移动框30以及电极支撑框28后退，使线状催化剂体远离圆筒状基体。同时，将电加热器的通电断开，吹入冷却空气等，圆筒状基体15仅由来自线状催化剂体的辐射热加热。线状催化剂体的后退位置是基体的温度为180℃或降低到其之下那样的位置。接着，将SiH4和NH3的混合气体按照与前面阐述的相同的方法导入反应室，通过与线状催化剂体的催化剂反应，使气体热分解，据此，在圆筒状基体的层上形成硬的表面保护层。将废气按照与前面阐述的相同的方法导向除害装置。
实施例
根据本发明，以在圆筒状基体上形成30μ的非晶硅类膜为前提。在成膜过程中，使反应室的真空度为106帕斯卡，使线状催化剂体的加热温度为1750℃。线状催化剂体由直径为0.7毫米或0.6毫米，长度为75cm的钨线构成，其根数为4根。在电荷注入阻止层以及光导电层的成膜过程中，将线状催化剂体设定在距圆筒状基体9cm的距离，使圆筒状基体的加热温度为250℃。在成膜表面保护层时，使线状催化剂体从圆筒状基体后退22cm的距离，控制加热·冷却装置，使圆筒状基体的温度为180℃至150℃。
使形成电荷注入阻止层的SiH4和B2H6的流量比为100cc/分钟比50cc/分钟，使形成光导电层的SiH4和H2的流量比为100cc/分钟比20cc/分钟，使形成表面保护层的SiH4和NH3的流量比为9cc/分钟比900cc/分钟。作为花费在成膜上的时间，电荷注入阻止层为1.5小时，光导电层为20小时，表面保护层为1小时。像上述那样，在圆筒状基体上形成没有龟裂的非晶硅类膜。
在本例中，也可以使用直径为0.8毫米的钨线。在这种情况下，由于钨线的发热量大，所以，即使使线状催化剂体像上述那样后退，由于该辐射热，基体的温度也上升到所希望的温度以上，因此，存在在表面保护层引起龟裂的产生的情况。为了避免这种情况，希望在线状催化剂体的后退位置，切断几根(本例中为2根)钨线的电源，减少由辐射热产生的影响，据此，将基体的温度维持在设定温度。
符号说明
1：反应室；2：开口；3：壳体；4：门；5：侧壁；6：后壁；7：顶板壁；8：底壁；12：支撑托架；13：支撑体；14：圆筒状保持器；15：圆筒状基体；16：旋转装置；17：齿轮列；18：小齿轮；19：马达；20：筒集合体；21：孔；22：保持板；23：垫片；24：按压筒；25：空心部；26：锪孔；27：钨的线状催化剂体；28：电极支撑框；29：电极；30：悬垂支撑装置；31：移动框；32：安装部件；33：滑动轴承；34：用于移动的装置；35：齿条；36：小齿轮；37：马达；38：加热·冷却装置；39：气体供给室；40：气体排气室；41：分隔壁；42：分隔壁；43：气体导入管；44：排气管；45：孔；46：孔。
Claims (5)
1.一种催化剂CVD法，所述催化剂CVD法在反应室内并列地配置通过通电被加热到1500℃至1800℃那样的极高的温度的钨的线状催化剂体和被加热到250℃至260℃的铝制的圆筒状基体，向通过真空泵而成为真空状态的反应室内依次导入SiH4和B2H6的混合气体、SiH4和H2的混合气体以及SiH4和NH3的混合气体，使之与被加热的催化剂体引起催化剂反应，使因该反应而分解生成的反应生成物到达基体，将非晶硅类膜作为电荷注入阻止层、光导电层以及表面保护层来依次堆积，其特征在于，在形成表面保护层前，为了减少来自线状催化剂体的辐射热的影响，使基体的温度充分低下，而使线状催化剂体远离基体的表面。
2.一种催化剂CVD装置，所述催化剂CVD装置包括反应室、用于使反应室成为真空的真空泵、被放置在多个支撑体的每一个，并被加热到250℃至260℃的铝制的圆筒状基体、用于使由圆筒状保持器保持的圆筒状基体旋转的装置、被插入圆筒状基体内，并用于对基体进行加热控制的加热·冷却装置、与圆筒状基体并排地被配置，通过通电被加热到1500℃至1800℃那样的极高的温度的钨的线状催化剂体、用于依次向前述反应室导入SiH4和B2H6、H2以及NH3的混合气体的装置、用于从反应室将废气排气的装置，其特征在于，包括电极支撑框、被放置在该上下的电极上的多根钨的线状催化剂体、使电极支撑框可在与圆筒状基体的长边方向轴线垂直的方向移动，且从壳体的顶板悬垂支撑的装置、用于为使线状催化剂体挨近或远离圆筒状基体而使电极支撑框相对于圆筒状基体移动的装置。
3.如权利要求2所述的催化剂CVD装置，其特征在于，圆筒状基体经不锈钢制的垫片各重叠地配置2根，被重叠的圆筒状基体由不锈钢制的按压筒从上下保持，被放置在支撑体的每一个，反应室由在前面具有开口的壳体和关闭该开口的门构成，门具备在其下方位置和上方位置从门的内面向反应室内延伸的用于前述支撑体的支撑托架和具有用于接收由圆筒状基体以及圆筒状保持器构成的筒集合体的孔的保持板，伴随着门的打开，经圆筒状保持器被放置在支撑托架支撑体上的圆筒状基体被拉出，或者在反应室外经圆筒状保持器将圆筒状基体放置在支撑体，此后，伴随着门的关闭，圆筒状基体被收纳在反应室内。
4.如权利要求2所述的催化剂CVD装置，其特征在于，用于使圆筒状基体旋转的装置包括由托架旋转自由地支撑，并与支撑体连结的齿轮列；和具有因门的闭锁而与齿轮列的1个啮合，并因门的开放而脱开的小齿轮，且外装于壳体的底壁的马达。
5.如权利要求2所述的催化剂CVD装置，其特征在于，使电极支撑框可在与圆筒状基体的长边方向轴线垂直的方向移动，且从壳体的顶板进行悬垂支撑的装置包括被固定在电极支撑框上的移动框、被固定在顶板上的一对安装部件和用于经滑动轴承将移动框装配在安装部件上的构件，用于使电极支撑框相对于圆筒状基体移动的装置包括被固定在移动框上的齿条；和具有与该齿条啮合的小齿轮，并且被外装在壳体的顶板壁上的马达，所述移动框被固定在电极支撑框上。
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